Kan afgrædning og rengøring udføres i én enkelt maskine? Integrerede afgrædnings- og rengøringsløsninger

Oversigt

Maskinbearbejdningsburrer kan se ubetydelige ud, men de kan blive en alvorlig forureningsskild under montage og drift.

Burrer, der dannes omkring huller, kanter og krydsende kanaler, kan løsne sig under komponenthåndtering eller udstyrsdrift. Når de først er løsrevet, kan disse partikler trænge ind i oliekanaler, hydrauliske systemer eller præcise sammenfaldende overflader.

Traditionelt udføres burrfjerning og rengøring på separate maskiner. Værkstykket skal overføres fra burrfjerningsprocessen til rengøringsprocessen, hvilket skaber ekstra håndtering, potentiel skade og muligheder for genforurening.

En integreret burrfjernings- og rengøringsmaskine kombinerer de to processer i ét enkelt produktionssystem.

I denne artikel forklares, hvordan den kombinerede proces fungerer, sammenlignes almindelige burrfjerningsmetoder, og undersøges, hvor en integreret burrfjernings- og rengøringsløsning kan skabe værdi.

1. Hvorfor er maskinbearbejdningsburrer en forureningsskild?

Maskinbearbejdningsprocesser genererer typisk burrer omkring:

• Hullers åbninger
• Fræsede kanter
• Krydsende huller
• Oliefremføringskanaler
• Nokkelskaktboringer
• Krumtovsboringer
• Cylinderborde

Selvom disse burrs er små, kan de blive frie partikler under efterfølgende montage eller drift.

En burr kan løsne sig under komponenthåndtering og forurene en allerede ren overflade eller en oliekanal. En fastsiddende burr kan også løsne sig senere på grund af vibration under udstyrets drift.

For komponenter, der anvendes i motorer, hydrauliske systemer og andre præcisionsmonteringer, kan dette direkte påvirke rengøringsydelsen.

Som resultat kan rengøringskrav omfatte ikke kun restforurening efter vægt, men også krav vedrørende burrfjerning og partikelgenerering .

En konventionel produktionsrute er:

Burrfjerningsmaskine → Overførsel → Rengøringsmaskine

Et integreret system ændrer dette til:

Afvigning → Rengøring → Tørring

inden for den samme udstyr.

2. Tre problemer ved separat avvigning og rengøring

2.1 Yderligere transport af arbejdsemner

Komponenten skal overføres mellem to maskiner.

For præcisionsmaskinerede komponenter kan yderligere håndtering øge risikoen for:

• Overfladeskade
• Kollision eller stød
• Positioneringsfejl
• Yderligere manuel håndtering

At reducere unødvendige overførsler kan forenkle materialestrømmen.

2.2 Genkontaminering

Avfældning selv genererer spåner, burrfragmenter og fine metalpartikler.

Hvis disse rester ikke effektivt fjernes før den næste proces, kan de øge forureningstilførslen til rengøringsprocessen.

Med en integreret maskine kan arbejdsemnet gå direkte ind i rengøringsprocessen umiddelbart efter avfældning.

2.3 Yderligere gulvplads og investering

To uafhængige maskiner kræver separate fodaftryk og kræver normalt yderligere transportudstyr, bufferzoner og operatordeltagelse.

Et integreret system kan konsolidere disse funktioner i én fremstillingscelle, afhængigt af den påkrævede proceskonfiguration.

3. Tre almindelige avfældningsmetoder

Forskellige komponentgeometrier kræver forskellige avfældningsmetoder.

Børstefrigøring

En robot bærer en børste til at behandle enkelte huller, kanter og andre specificerede områder.

Børstebearbejdning til afgratning giver stor fleksibilitet og er især velegnet til:

• Komplekse overflader
• Uregelmæssige hullåbninger
• Flere komponentvarianter
• Stort antal afgratningssteder

Robotbaseret børstebearbejdning til afgratning gør det muligt at programmere værktøjets bevægelsesbane i henhold til komponentens geometri.

Værktøjsbaseret afgræsning

Specialiserede skære værktøjer kan bruges til at afskæve eller skrape regelmæssige hullåbninger.

I forhold til børstebearbejdning til afgratning kan værktøjsbaseret bearbejdning give højere konsistens og effektivitet, når:

• Hullenes geometri er stabil
• Produktionsvolumen er stort
• Afgratningsstederne er tydeligt defineret

Våd afgræsning

Våd afgræsning udføres i et miljø med skærevæske eller rengøringsvæske.

Væsken giver smøring og køling under børstebearbejdning og kan hjælpe med at reducere risikoen for overfladediskolorering forårsaget af friktion og varme.

Den kan også hjælpe med at forlænge børstens levetid.

I faktiske produktionssystemer behøver disse metoder ikke nødvendigvis anvendes uafhængigt. Børste- og værktøjsbaseret afgræsning kan kombineres i henhold til komponentens geometri og burr-karakteristika.

4. Eksempel: Robotbaseret afgræsning af en seks-cylindret dieselmotorblok

Et repræsentativt system til afgræsning af en seks-cylindret dieselmotorblok bruger to robotter udstyret med børster til at udføre fleksibel afgræsning på specificerede overflader og huller.

En udskiftelig elektrisk spindel tillader brug af flere børstekonfigurationer med samme spindel.

Systemet bruger også våd afgræsning til at reducere risikoen for overfladeformørkning og hjælpe med at forlænge børstens levetid.

Nøgleparametre

• Cyklustid: 210 sekunder/pr.
• Indlæsning/udlæsning: Automatisk rullebånd
• Afburingsmetode: To robotbørstesystemer
• Værktøjssystem: Udskiftelig børstekonfiguration med elektrisk spindel
• Proces: Våd afgræsning
• Fjernelse af udflydninger: Øverste overflade, nederste overflade, forreste og bageste endeflader, oliepumpeside, oliekanalåbninger, kamakselboringer, krumtapakselboringer og cylinderboringsåbninger

Denne konfiguration demonstrerer, hvorfor robotbaseret afgratning er særligt nyttig til motorblokke med et stort antal maskinerede funktioner.

5. Integreret afgratnings- og rengøringsproces

En typisk integreret produktionssekvens er:

Indlæsning → Afgratning → Generel rengøring → Målrettet højtryksrengøring → Skylning → Luftblæsning → Vakuumtørring → Udlastning

Rækkefølgen er vigtig.

Afgratning skal udføres før den endelige rengøring.

Afgratning genererer gratfragmenter og maskineringspartikler. Hvis komponenten blev rengjort først og derefter afgratnet, kunne de nyligt genererede partikler blive tilbage på overflader, der allerede var blevet rengjort.

Dette ville skabe en ny forureningsscyklus og muligvis kræve en yderligere rengøringsoperation.

Den væsentlige fordel ved integration er derfor ikke blot at spare én maskine.

Det er evnen til at etablere en kontinuerlig proces:

Afvigning → Øjeblikkelig rengøring → Tørring

så partikler, der dannes under afvigningen, fjernes, inden komponenten forlader produktionscellen.

6. Eksempel: Rengørings- og afvigningsmaskine til personbilmotorblokke

Et repræsentativt system til personbilmotorblokke kombinerer robotbaseret rengøring med både børste- og værktøjsbaseret afvigning.

Rengøringsprocessen omfatter:

• Turbulent helrengøring
• Målrettet rengøring
• 32 MPa højtryksrengøring
• Trykblokrengøring
• Rensning
• Tørre

Udstyret integrerer også robotbaseret børste- og værktøjsafvigning.

Nøgleparametre

• Udstyrstørrelse: Ca. 10 × 7 × 4,5 m
• Justerbar cyklusområde: 20 sekunder–20 minutter
• Rengøring: ≤1–5 mg
• Hovedoliekanalens partikelstørrelse: ≤600 μm
• Tørring: Ingen synlige vandpletter
• Køling: Værkstykkeets temperatur ≤ omgivelsestemperatur ±3 °C ved udpakning

Den brede justerbar cyklus fra 20 sekunder til 20 minutter er særligt relevant for fleksibel fremstilling.

En enkelt maskinkonfiguration kan håndtere forskellige produktionsmodi – fra lavvolumenproduktion med mange varianter til højvolumenproduktion af en enkelt komponent – forudsat at udstyrskonfigurationen og produktionskravene er kompatible.

7. Hvor anvendes integrerede afgrats- og rengøringsmaskiner?

Komplekse hullmønstrekomponenter

Motorblokke, cylinderhoveder, ventillegemer og lignende komponenter kan indeholde dusinvis eller endda hundredvis af bearbejdningsfunktioner.

Manuel afgratning bliver stadig mere besværlig, når antallet af huller og kanter stiger.

Robotsystemer kan levere programmerbar og gentagelig behandling.

Komponenter med høj renhed

Burhældefragmenter udgør i sig selv en kilde til forurening.

At integrere rengøring umiddelbart efter burfjerning reducerer den tid, hvor nyligt genererede partikler forbliver på komponenten.

Produktion af flere varianter

Programmerbare robotter kombineret med udskiftelige børster og værktøjer kan understøtte flere komponentvarianter.

Dette er især nyttigt, hvor flere varenr. deler samme produktionslinje.

Præcisionsdrejede komponenter

At reducere mellemhandlinger kan hjælpe med at mindske risikoen for kollision eller ridser efter bearbejdning.

Den præcise fordel afhænger af komponentens geometri og layoutet af produktionscellen.

8. Hvordan vælger man mellem burfjerning med børste og burfjerning med værktøj?

Der findes ingen enkelt afgrædningmetode, der er velegnet til alle komponenter.

Børstefrigøring er generelt mere fleksibel og egner sig til komplekse overflader, uregelmæssige åbninger samt produktion med flere varianter.

Værktøjsbaseret afgræsning kan sikre høj konsistens og effektivitet, når hullenes geometri er regelmæssig og produktionsforholdene er stabile.

For nogle anvendelser kan de to metoder kombineres.

En elektrisk spindel med udskiftelige børster og værktøjer gør det muligt for systemet at skifte mellem forskellige afgrædningsoperationer i henhold til den programmerede proces.

Den passende konfiguration skal fastlægges ud fra:

• Spidsplacering
• Burstørrelse
• Hullens geometri
• Komponentmateriale
• Overfladekrav
• Produktionsvolumen
• Antal komponentvarianter
• Krævet cykeltid

Ofte stillede spørgsmål

Kan afgræsning og rengøring virkelig udføres i én enkelt maskine?

Ja.

Et integreret system til afgræsning og rengøring kan kombinere afgræsning, rengøring, målrettet højtryksrengøring, skylning, tørring og andre nødvendige processer inden for én enkelt produktionscelle.

Den præcise procesrækkefølge afhænger af komponenten og kravene til renhed.

Hvad er fordelene ved våd afgræsning?

Våd afgræsning anvender skærevede eller rengøringsvæske under afgræsningsprocessen.

De primære fordele er reduktion af overfladediskolorering relateret til friktion samt smøring og køling, hvilket også kan bidrage til at forlænge børstens levetid.

Den specifikke væske og procesbetingelser skal vælges ud fra komponentens materiale og produktionskrav.

Skal der anvendes børsteafgræsning eller værktøjsbaseret afgræsning?

Børsteafgræsning giver større fleksibilitet og er velegnet til komplekse overflader og uregelmæssige huller.

Værktøjsbaseret afgrædning giver generelt højere konsekvens og effektivitet for regelmæssige hullers geometrier og stabil produktion i store mængder.

Nogle produktionssystemer kombinerer begge metoder og skifter automatisk mellem værktøjer i henhold til den programmerede proces.

Kan procesrækkefølgen vendes om?

Ved en integreret afgrædnings- og rengøringsproces bør afgrædning normalt udføres før den endelige rengøringsoperation.

Afgrædning genererer partikler. Hvis afgrædning udførtes efter den endelige rengøring, kunne disse partikler forurene den rengjorte komponent og muligvis kræve et ekstra rengøringsstadium.

Hvor bred kan cykeltidsintervallet være?

Det opnåelige interval afhænger af udstyrets konfiguration og proceskravene.

Et repræsentativt rengørings- og afgrædningsanlæg til motorblokke til personbiler har et justerbart cykeltidsinterval på 20 sekunder til 20 minutter .

Et så bredt interval kan understøtte forskellige produktionskrav, især fleksible produktionslinjer, der håndterer flere komponentvarianter.

Konklusion

Afvigling og rengøring behøver ikke nødvendigvis behandles som to helt adskilte produktionsprocesser.

For motorblokke, cylindertæpper, ventilkroppe og andre komplekse maskinerede komponenter kan integration af robotbaseret afvigling + industrielt rengøringsanlæg reducere mellembehandling, fjerne nyligt genererede partikler øjeblikkeligt og samle flere processer i én produktionscelle.

Børstebaseret afvigling, værktøjsbaseret afvigling og våd afvigling kan også kombineres ud fra komponentens geometri, burr-egenskaber, materiale, produktionsmængde og krav til renhed.

For applikationer, der kræver både burrfjerning og høj renhed, giver en integreret afviglings- og rengøringsmaskine en mulighed for at forbinde disse to processer til en kontinuerlig produktionsarbejdsgang.